  要点氢能为赛轲动力旗下公众号平台。赛轲动力聚焦氢能与燃料电池行业，是国内第一家独立的第三方工程服务和技术咨询公司。我们为全球客户提供定制化的工程开发、测试仿真及商业咨询服务。如对我们的服务感兴趣，详见文末联系方式！ 2014年11月，丰田推出了Mirai，这款车型成为了全球首款批量生产的燃料电池汽车(FCV)。第一代Mirai的燃料电池系统在设计上注重了卓越的低温冷启动性能、耐用性和可靠性。 基于这些成就，进一步提升燃料电池系统的生产效率和降低成本，被视为实现燃料电池汽车更广泛普及以及推动建立以氢能为基础的社会的关键目标。因此，第二代Mirai的燃料电池系统经过进一步的优化设计，通过批量生产、成本降低以及更长的巡航里程，旨在实现更强的产品吸引力和用户友好性。 01 燃料电池系统架构 同样地，基本的燃料电池系统架构，包括空气、氢气和冷却液的流通路径，也延续了第一代Mirai的设计(见图1)。第二代Mirai的系统开发聚焦于增强每个组件的性能。例如，空气压缩机(ACP)从压缩式Roots型转变为离心式涡轮型，通过提高旋转速度来减小系统尺寸。与第一代Mirai一样，新系统也保证了良好的冷启动性能和无加湿器的设计。此外，燃料电池的功率等级提升了约20%，以增强车辆的动态性能。  图1.二代Mirai燃料电池系统架构简图 02 降噪设计考量点 尽管燃料电池汽车因没有内燃机而被期望为极其安静的车辆。然而，为了供应氢气和氧气到燃料电池堆以产生电力，燃料电池系统中存在各种可能引发振动和噪音的源头。其中包括供应大量空气的空气压缩机、供应氢气的喷射器、氢气循环泵以及关闭高压气体流的高压阀等部件。第二代Mirai的开发旨在全面减少与驾驶员操作无关的所有噪音，以达到更高水平的乘坐舒适性。以下是一些典型的噪音减少措施示例： 高压阀操作噪音案例 高压阀是用于控制高压氢气储罐供应氢气开启和关闭的电磁阀。在Mirai中，该阀在储罐之间，在最高压力差为700bar时进行开启和关闭操作。该阀特别设计用于在紧急情况下关闭氢气流，例如在检测到碰撞时。该电磁阀操作引发的振动通过储罐支架传递到车身，这些振动可能在乘客舱内产生噪音。 为了减少这种噪音，在确保电磁阀的结构可靠性和耐久性的同时，采用了一种创新的电流施加方法(如图2所示)。  图2.高压阀施加电流时序图 具体来说，当阀门打开或关闭时，逐渐增加或减小电流的控制方法取代原有的阶梯状电流输入，从而减少了阀门操作的噪音，并确保在不增加成本的情况下维持了可靠性(如图3所示)。  图3.通过电流的逐步加载或降载方法 降低高压阀操作噪音 空气路旁通气流噪音案例 从空气压缩机引入的空气经过燃料电池堆和旁通管路(见图1)。在全开节气门(又称背压阀)加速等情况下，由于空气供应到大容量燃料电池堆中，几乎没有气流噪音。然而，在再生制动和其他需要空气压缩机高速旋转的情况下，空气必须通过旁通管路。这个管路成为气流噪音的源头。  图4.旁通管路附近流场(改进前)  图5.旁通管路附近流场(改进后) 如图4所示，旁通管路中旁通阀与接头之间的直径差在横截面上产生了突然变化。由此，旁通阀之后立即发生了流动分离，导致了脉动现象(pulsation)的出现。通过将管路的平坦部分延长，使流动沿着壁面流动，从而减少了脉动效应(见图5)。这一举措使声压等级降低了超过10分贝(图6)。  图6.声压等级对比  让我们的经验和专长助推您的成功！ 如对我们的服务感兴趣 请咨询要点氢能工作人员！ 要点氢能工作人员 来源：公开信息，要点氢能整理 |
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